Станок для нарезания зубчатой рейки с переменным шагом и наклоном зубьев

 

Изобретение относится к области автомобилестроения и может быть использовано для изготовления зубчатых реек для рулевых механизмов машин. Цель изобретения - упрощение изготовления реек и повьш1ение их надежности за счет создания упрощенной конструкции инструмента, не требующего переточек . Станок имеет станину 2, на которой размещены зажимное приспособление , перемещаемое в трех взаимно перпендикулярных направлениях и по криволинейной траектории, соответствую-, щей части профиля зуба зубчатой рей37 Ьэ IsD О5 36 Jf 00 4 Ы

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУЬЛИН

СЮ 4 В 23 F 17/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3767324/25-08 (22) 20.07.84 (31) Pg 0399/83 (32) 21.07.83 (33) AU (46) 23.07.87. Бюл. Р 27 (75) Артур Эрнест Бишоп (AU) и Клаус Юрген Реске (DE) (53) 621.924.6 (088.8) (56) Материалы симпозиума фирмы

MAAG состоявшегося 16-17 апреля

1980 г. в помещении ЭНИМС в r. Москве. Современное состояние зубообрабатывающей техники и направление ее дальнейшего развития. Доклад 6, Обработка зубчатых секторов для валов автомобилей. с. 97-104.

„.ЯО„„1З ЫВ ЛЗ (54) СТАНОК ДЛЯ НАРЕЗАНИЯ ЗУБЧАТОЙ

PEAKH С ПЕРЕМЕННЫМ НАГОМ И НАКЛОНОМ

ЗУБЬЕВ (57) Изобретение относится к области автомобилестроения и может быть использовано для изготовления зубчатых реек для рулевых механизмов машин.

Цель изобретения — упроцение изготовления реек и повьппение их надежности за счет создания упрощенной конструкции инструмента, не требующего переточек. Станок имеет станину 2, на которой размещены зажимное приспособление, перемецаемое в трех взаимно перпендикулярных направлениях и по криволинейной траектории, соответствую-, щей части профиля зуба зубчатой рейа(13261 ки, с использованием копира 19, и держатель резца 29, несущий режущий инструмент 28, выполненный в виде зуба винтового зубчатого колеса с двумя боковыми режущими кромками.

Инструмент 28 установлен с воэможностью поворота и возвратно-поступательного перемещения между двумя пределами в плоскости, в которой инструмент расположен перпендикулярно шпинделю, Указанные перемещения осуществлены между двумя пределами в плоскости, в которой инструмент расположен перпендикулярно к плоскости зубьев зубчатой рейки, посредством шпинделя 30, размещенного в инструментальной головке 24, взаимодействующей с полэуном 32, приводимым в движение шатуном 33 от KpHBoltIHtIHoI диска 34, соединенного с приводом 35, 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к автомобилестроению и может быть использовано для изготовления рулевых механизмов машин. ()

Цель изобретения — упрощение изготовления реек и повышение надежности за счет создания упрощенной конструкции инструмента, не требующего переточек.

На фиг, 1 изображен станок, обший вид; на фиг. 2 — схема образования криволинейной траектории движения зубчатой рейки в процессе ее обработки с иллюстрацией ее рабочего положе- 15 ния;.на фиг, 3 — разрез А-А на фиг.1; на фиг. 4 — разрез Б-Б на фиг. 3; на фиг ° 5 — схема способа обработки рейки (фрагмент обработки одной впадины); ня фиг. 6 — зубчатая рейка,подлежащая нарезаник1 при установке режущего инструмента перпендикулярно к плоскости зубьев зубчатой рейки.

Станок предназначен для нареэания зубчатой рейки 1 с переменным шагом и наклоном зубьев, которая впоследствии предназначена для взаимодействия с винтовым зубчатым колесом (не обозначено в нулевых механизмах автомобилей.

Станок имеет станину 2. Зубчатая рейка 1 зажата в эажимном приспособлении 3, размещенном на станине. Во время нарезания зубьев зубчатой рейки она перемещается относительно станины 2 станка одновременно в трех на- 3 правлениях X, Y u Z.

Вертикальное перемещение Z зажим.ного приспособления 3 обеспечивается

его движением в направляющей 4 при регулировании трехразмерным шабло= ном 5. Толкатель 6, присоединенный к рычагу 7, перемещается по поверхности шаблона 5 в соответствии с перемещениями Х и У, переданными к направляющей 4, и заставляет рыча", 7 подниматься и опускаться на небольшой угол вокруг оси штифта 8.

Штифт 8, закрепленный в направ.ляющей 9, имеет эксцентрично установленный выступ 1О, который входит в паз 11 в зажимном приспособлении направляющей 4. Вес рычага 7 таков, что заставляет толкатель 6 все время находиться в контакте с шаблоном 5.

Перемещение Z служит для регулирования межцентрового рабочего расстояния зубчатой рейки, подлежащей нарезанию, до зубчатого колеса при установке в рулевой механизм.

Салазки 12, предназначенные для перемещения в направлении Х, перемещаются по направляющей в салазках 13, предназначенных для перемещения в направлении У, которые далее скользят в направляюшей 14, прикрепленной к станине 2, Салазки 3 приводятся B движение с помощью мотора 15 и ходового винта 16, являющегося составной, частью механизма перемещения эажимного приспособления.

Салазки 1? перемещаются с помощью . токателя 17, закрепленного в рычаге 18 салазок 12 и взаимодействующего с копиром 19, установленным на каретке 20, 1326184

Копир 19 не перемещается во время нарезания каждого зуба, а поворачивается или перемещается относительно каретки 20, на которой он установлен с возможностью скольжения, на равные ступени, после завершения резания каждого промежутка между зубьями.

Это может быть осуществлено путем перемещения копира 19 на фиксированную величину каждый раз, равную осевому шагу зубчатого колеса (расстояние а на фиг.2), либо вручную, либо с помощью соответствующего сервомо— тора и ходового винта 21. Для ручной работы достаточно снабдить копир 19 рядом отверстий 22, расположенных точно на расстоянии осевого шага зубчатого колеса„ и перемещать штифт 23 из одного отверстия в другое. В этом случае каретка 20 и сервомотор с ходовым винтом 21 не требуются, а копир 19 остается неподвижным относительно станины 2 во время нареэания промежутка между зубьями. 25

Шаблон 5, каретка 20 и инструментальная головка 24 установлены с возможностью разворота на углы d соответственно вокруг стержней 25 — 27 относительно нормалей х оси нарезаемой зубчатой рейки 1. Этот угол точно соответствует углу р установки зубчатого колеса (фиг, 2).

Режущий инструмент 28 закреплен в держателе резца 29, который установ35 лен в шпинделе 30. Держатель резца 29 размещен с возможностью поворота вокруг штифта 31 на небольшой угол для отвода инструмента при обратном ходе.

Шпиндель 30 колеблется в цапфах, предусмотренных в инструментальной головке 24, как аксиально, так и вращательно, путем воздействия ползуна 32, который движется возвратнопоступательно в направляющей, предусмотренной в головке 24, под действием шатуна 33, приводимого в движение с помощью пальца кривошипа, соединенного с кривошипным диском 34, связанным с приводом 35 через зубчатое колесо 36. Вал (не обозначен ), несущий кривошипный диск 34, закреплен в головке 24 и несет на конце, противоположном кривошипному диску 34, копир 37. 55

Ползун 32 несет зубчатую рейку 38, которая входит в зацепление с шестерней 39, нарезанной на шпинделе 30.

И пиндель 30(фиг. 4 ) не. ет такж» закрепленнь!й на нем «илкообразный рычаг 40 с выступом 41, входящим я за— цепление с JI;lçî» 42 в каретке 43, установленной под некоторым углом

J к направлению перемещения ползуна 32, Каретка 43 ycтановлен» с предварительно заданны» угло"! >- и прикреплена к ползуну 32 с помощью гайки 44, Вилкообразный рычаг 40 зафиксирован от вращения вокруг оси шпинделя по— средством штифта 45, закрепленного в головке 24 и входящего в контакт с зубцами вилкообраэногс рычага.

При возвратно-поступательном движении шатуна 33 шпиндель 30 отклоняется на некоторый установленный угол, а вилкообразный рычаг 40 приходит в осевое движение по оси шпинделя 30, вызывая при этом одновременное аксиальное возвратно †поступательн движение его. Величина такого возвратно-поступательного перемещения зависит от угла >. (против часовой стрелки производить правостороннюю винтовую нарезку ).

В варианте исполнения шпинделя

{фиг.З) держатель резца 29 показан в режуще» положении, где он удерживается клином 46, который входит в зацепление с угловым пазом 47, выполненным на конце держателя резца 29.

Перемещение клина 46 от штифта 31 заставляет конец держателя резца 29 опускаться вниз, пока он не будет контактировать с противоположной стороной отверстия в шпинделе 30, поднимая и опуская режущий инструмент.

Клин 46 перемещается на небольшое расстояние аксиально в шпинделе 30 в конце его хода одновременно с аксиальным и вращательным движениями шпинделя под действием копира 37 °

Угловой рычаг 48, вращающийся по отношению к головке 24 на штифте 49, несет толкатель 50,взаи»одействующий с пазом 51 копира 37, а на другом его конце размещен зубчатый сектор 52, который входит в зацепление с эксцентриком 53, закрепленным на шпинделе 30, который входит в зацепление с зубчатым сектором 52. Эксцентрик 53 размещен с возможностью аксиального перемещения со шпинделе» 30 и имеет винтовой паз 54, с которым входит в зацепление штифт 55, проходящий через аксиальный паз 56 в шпинделе 30 и затем через отверстие в стержне 57. 13261

Этот стержень проходит аксиально внутри шпинделя с возможностью взаимодействия с клином 46.

Паз 51 копира 37 выполнен по радиусу в области контакта с кривошипным диском 34, связанным с перемещением ползуна 32 и шпинделя 30, т.е. когда резец выходит из контакта с обрабатываемой заготовкой. Толкатель 50 при движении взаимодействует через 10 зубчатый сектор 52 с эксцентриком и разворачивает последний на некоторый угол относительно шпинделя 30, а штифт 55 аксиально перемещается, что влечет за собой перемещение стерж- 15 ня 57 возвратно-поступательно, что н совокупности перемещает резец в направлении С и D, /

Во время резания резец движется по винтовому пути вдоль и вокруг 2р оси 00. Режущий инструмент 28 представляет собой зуб винтового зубчатого колеса с двумя боковыми режущими кромками.

Держатель резца 29 поворачивается 25 в шпинделе 30 вокруг штифта 31 у каждого конца возвратно-поступательного движения шпинделя, заставляя резец двигаться в направлении С, когда он достигает положения 1 и в направле- 3р нии D, когда он достигает положения

1I. С помощью таких средств резец возвращается после винтового хода резания вперед свободно от поверхности, которая только что нарезана. 35

Передняя поверхность 58 режущего инструмента, имеющая центральную ось 0„0, имеет вид сечения по одному зубу зубчатого колеса и во время каждого хода резания выполняет тра- щ екторию части спирали зубчатой рейки 1. Режущий инструмент 28 направлен перпендикулярно к плоскости зубьев зубчатой рейки, Возвратно-поступательное движение инструмента вдоль оси 00 в сочетании с вращением против часовой стрелки, т,е. спиральное движение с правым ходом, переносит вершину режущего инструмента иэ первоначального положения в начале хода резания в конечное положение. Во время холостого хода режущий инструмент отклоняется, чтобы возобновить положение для начала резания. Точка пересечения централь- 55 ной оси О,С„ передней поверхности и оси шпинделя 00 в положении, когда режущий инструмент перпендикулярен к плоскости зубчатой рейки, обозна84 6 чен» «é. Во время каждого хода резания точка Г перемещается по пути

gg до образования поверхности TIJ

B виде "желоба". Изменение направле" ния д приводит к образованию промежутка между зубьями рейки от U-образного сечения у одного конца (поверхность IV) до U-образного сечения у другого конца (поверхность Ч) вследствие этого угол давления U-об. разного сечения меньше угла давления

U-образного сечения и изменяется шаг зубьев, Зубчатое колесо 59 с осью

0 0 предназначено для последующей работы с нарезаемой рейкой, имеющей ось 0З 0, Рейка расположена под углом р по отношению к оси О Î . Рейка имеет переменный mar (t t>> t>) С

1 и т.д. ) . Осевой шаг зубчатого колеса, предназначенного для зацепления с рейкой, различен (не обозначено), Таким образом, зубья зубчатой рейки имеют переменный шаг, переменный угол наклона зубьев и переменннй угол профиля на концах °

Станок работает следующим образом, Салазки 13 расположены в начальном положении в удалении от режущего инструмента. Копир 19 размещен в крайнем положении посредством штифта 23, размещенного в первом отверстии 22, Начинается нарезание первого зуба рейки, Включают привод 35 и режущий инструмент движется взад-вперед по своему винтовому пути. Yioтор 15 начинает работать, салазки медленно перемещают резец вперед, это продолжается до тех пор, пока не за, кончится обработка первого промежутка, Необходимое аксиальнае перемещение зубчатой рейки осуществляется, поскольку толкатель 17, входящий в зацепление с копиром 19, передает необходимую часть траектории пути gg салазкам 12. Когда резание первого промежутка завершается, мотор 15 останавливается и привод 35 останавливается в положении, при котором резец освобождается. Далее мотор 15 совершает обратное движение и быстро перемещает салазки 13 обратно, в первоначальное положение. Копир 19 перемещается на одно отверстие путем перемещения штифта 23 во второе отверстие { на расстояние, равное аксиальному шагу зубчатого колеса ), и цикл повторяется до.тек пор, цока все промежутки между зубьями не будут обработаны.

1

Шаблон 5 обеспечивает необходимое перемещение "поднимания и опускания" зубчатой рейки.

Если ручная установка шаблона заменяется сервомотором и ходовым винтом 21 и если этот сервомотор приспособлен для установки салазок шаблона каждый раз, когда мотор 15 возвращает салазки 13 к первоначальному положению, подготовленному для нареэания следующего зуба, тогда весь процесс нарезания зубчатой рейки осуществляется автоматически.

Формул а изобретения

1, Станок для нарезания зубчатой рейки с переменным шагом и наклоном зубьев, предназначенной для взаимодействия с винтовым зубчатым колесом в рулевых механизмах, на станине которого размещены с возможностью возвратно-поступательного перемещения шпиндель с инструментом и зажимное приспособление, механизм пере326)84 мещения которого включает коиир, отличающийся тем, что, с целью упрощения изготовления реек

5 и повышения надежности, инструмент представляет собой держатель со смонтированным в нем режущим элементом в виде зуба винтового зубчатого колеса с двумя боковыми режущими кромками, при этом шпиндель установлен с возможностью поворота, причем поворот и возвратно-поступательное перемещение производятся между двумя пределами в плоскости, в которой инструмент расположен перпендикулярно к плоскости зубьев зубчатой рейки; а перемещение зажимного приспособления произведено для нарезания одного зу. ба по криволинейной траектории, соответствующей части профиля зуба зубчатой рейки.

2. Станок по п.1 о т л и ч а ю— шийся тем, что в механизм перемещения зажимного приспособления введены по крайней мере два сервомотора и ходовой винт.

Фиг. 2

1326184! 326! 8«

Составитель В.Слиткова

Редактор Н.Бобкова Техред Н.Глущенко Корректор И,Муска

Заказ 3128/58 Тираж 974 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4